DE2701498A1

DE2701498A1 - Electrofilter removing fly ash from flue gases - with ultrasonic irradiator on inlet duct giving ninety nine per cent overall efficiency

Info

Publication number: DE2701498A1
Application number: DE19772701498
Authority: DE
Inventors: Leopold Prof Dipl Ing Andree
Original assignee: EVT Energie und Verfahrenstechnick GmbH
Current assignee: GE Power Systems GmbH
Priority date: 1976-09-02
Filing date: 1977-01-15
Publication date: 1978-03-16
Also published as: YU215476A; YU42145B

Abstract

On the gas inlet duct of an electrostatic precipitator removing dust from a gas stream there is an ultrasonic irradiator operating at 18-20 kHz frequency. Device is used for removal of fly ash from boiler and furnace flue gases. Overall dust removal efficiencies of 99% can be achieved. The effectiveness of older installations can be improved and new units can operate at higher gas velocities and can thus be smaller and cheaper.

Description

Verfahren zur Abscheidung von Flugascheteilchen ausProcess for the separation of fly ash particles

Rauchgasen und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Ni Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Abscheidung von Flugascheteilchen aus Rauchgasen, bei dem die Teilchen akustischer Einwirkung ausgesetzt sind bevor die größeren Flugascheteilchen sowie deren Agglomerate mit Hilfe von Elektrofiltern abgeschieden werden.Flue gases and equipment for carrying out the process. Ni Die The invention relates to a method for separating fly ash particles from Flue gases in which the particles are exposed to acoustic effects before the larger fly ash particles and their agglomerates with the help of electrostatic precipitators to be deposited.

Die Erfindung bezieht sich auch auf die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die aus einem mehrfeldrigen Elektrofilter und zumindest einem Ultraschallerzeuger besteht.The invention also relates to the implementation device of the method, which consists of a multi-field electrostatic precipitator and at least one ultrasonic generator consists.

Bei V7trlnekraftwerken kommen mit Rücksicht auf die Kesselgröße häufig KohenstaubfeueruiigeIi in Betracht. In solchen Fällen haben sich am besten Elektrofilter für die Abscheidung der Flugasche aus den Rauchgasen bewährt. Bei Berücksichtigung der Tatsachen, daß man mit Riicksicht auf den immer größer werdenden Bedarf an elektrischer Energie die Wärmekraftwerke mit immer grössereii LeisLunen baut, auch Brennstoffe mit immer grösserem Aschengehalt vt7V;endet und man alles unternehmen muß, um zumindest die VergrcZerung der Luftverunreinigung zu verhindern, ist es verständlich, daß dem Problem der Rauchgasreinigung immer mehr Bedeutung zukommlt Der Erfindung licgt die Aufgabe zugrunde, die Abscheidung von Flugc;scheteilchen aus den Rauchgasen zu verbessern.In V7trlnekraftwerke often with consideration of the size of the boiler KohenstaubfeueruiigeII into consideration. In such cases it is best to have electrostatic precipitators proven for the separation of the fly ash from the flue gases. When considering of the facts that in view of the ever increasing demand for electrical Energy that builds thermal power plants with ever-increasing leverage, including fuels with increasing ash content vt7V; ends and you have to do everything to at least To prevent the increase in air pollution, it is understandable that the problem of flue gas cleaning is becoming increasingly important. The invention is licgt the underlying task is the separation of airborne particles from the flue gases to improve.

Vor Jahren betrug der verlangte Abscheidegrad der Flugasche 98 %, der mit Anwendung von Elcktrofiltern noch wirtschaftlich erreichbar war. Heute ist diese Forderung auf 99 % und mehr erhöht worden. Um diesen Abscheidegrad zu erreichen, muß man - ausgehend von der Analyse der Kräfte, die auf Flugascheteilchen einwirken - die Strömungsgeschwindigkeit der Rauchgase im Elektrofilter entsprechend verkleinern.Years ago the required degree of separation of the fly ash was 98%, which could still be achieved economically with the use of electrical filters. Today is this requirement has been increased to 99% and more. To achieve this degree of separation, one must - starting from the analysis of the forces that act on fly ash particles - Reduce the flow speed of the flue gases in the electrostatic precipitator accordingly.

Das bedeutet aber eine entsprechende Vergrößerung des Strömungsquerschnittes und damit eine Verteuerung der Elektrofilter um etwa 40 %.However, this means a corresponding increase in the flow cross-section and thus an increase in the price of electrostatic precipitators by around 40%.

Wenn man berücksichtigt, daß viele ältere Wärmekraftwerke Elektrofilter besitzen, die nicht die heute verlangten Abscheidegrade erreichen, dann sind in solchen Fällen dringend entsprechende Umbauten zu machen bzw. die alten Elektrofilter gegen neue wirksamere, allerdings auch teurere Elektrofilter auszutauschen.If you take into account that many older thermal power plants have electrostatic precipitators that do not achieve the degree of separation required today, then they are in such cases urgently to make appropriate modifications or the old electrostatic precipitator to replace it with new, more effective, but also more expensive electrostatic precipitators.

Im Buch von J. Matauschek "Einführung in die Ultraschal1.technik" (Berlin 1961) ist auf Seite 450 ein Kapitel über akustiscl1e Gasreinigung enthalten, in dem eine experimentelle Methode der Gasreinigung beschrieben ist. Dieses Abscheideverfahren wird in einer Einrichtung durchgeführt, die aus einem Agglomerierturm und einem anschließenden Abscheidezyklon besteht. Bei dem Agglomerierturm handelt es sich um ein Gefäß, in dem sich die feinsten Teilchen durch Einwirkung von Schallwellen zu größeren Teilchen zusammenballen (agglomerieren), die aus den Rauchgasen in anschließenden Zyklonen abgeschieden werden.In the book by J. Matauschek "Introduction to Ultrasound Technology" (Berlin 1961) on page 450 there is a chapter on acoustic gas cleaning, in which an experimental method of gas cleaning is described. This deposition process is carried out in a facility consisting of an agglomeration tower and a subsequent separation cyclone consists. The agglomeration tower is around a vessel in which the finest particles are caused by the action of sound waves agglomerate to form larger particles, which emerge from the flue gases in subsequent Cyclones are separated.

Beim beschriebenen Verfahren der akustischen Abscheidung wird Schall mit einer Frequenz von 3,5 kflz angewendet. Die Versuchsanlage ist nur für kleinere Kollagen wie z. B. für die Abscheidung von wertvollen Stäuben aus Luft bzw. aus Gasen anwendbar. Die Anwendung dieses Verfahrens zur Abscheidung von Flugasche aus den Rauchgasen größerer Dampferzeuger ist unwirtschaftlich.In the described method of acoustic separation, there is sound applied at a frequency of 3.5 kflz. The test facility is only for smaller ones Collagen such as B. for the separation of valuable dusts from air or from Gases applicable. The application of this process to the separation of fly ash from the flue gases of larger steam generators is uneconomical.

Bekannt ist auch das Verfahren der Ultraschallabscheidung, das im Buch von A. Level "Ma schinentechnische Einrichtungen der Wärmekraftwerke" (Leipzig 1966) auf Seit 419 beschrieben ist. Der Mangel dieses Verfahrens liegt im großen Energieverbrauch zur Erzeugung ge1iügend starker Ultraschallwellen.The process of ultrasonic deposition is also known Book by A. Level "Mechanical engineering equipment for thermal power plants" (Leipzig 1966) on page 419. The shortcoming of this procedure lies in the great Energy consumption to generate sufficiently strong ultrasonic waves.

Für beide Verfahren gilt, daß die Agglomerate der zusammengeballten Flugascheteilchen unstabil sind und beim Eintritt in den Zyklonabscheider zerfallen, sobald die Rauchgasgeschwindigkeit mehr als 12 m/s beträgt.For both processes, the agglomerates of the agglomerated Fly ash particles are unstable and disintegrate when they enter the cyclone separator, as soon as the flue gas speed is more than 12 m / s.

Aufgabe der Erfindung ist die Vermeidung von umfangreichen Umbauten bestehender Gasreinigungsanlagen mit Elektrofiltern mit gleichzeitiger Ermöglichung des Entstehens von Agglomeraten unter dem Einfluß des Ultraschalls. Durch das erfindungsgemaße Verfahren werden Abscheidegrade von Flugascheteilchen aus Rauchgasen erreicht, di in der Größenordnung von 99 %, auch bei älteren Anlagen, liegen.The object of the invention is to avoid extensive modifications existing gas cleaning systems with electrostatic precipitators with simultaneous enabling the formation of agglomerates under the influence of ultrasound. By the invention Process, degrees of separation of fly ash particles from flue gases are achieved, ie in the order of magnitude of 99%, even with older systems.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Rauchgasstrom mit den unterschiedlich großen Flugascheteilchen unmittelbar vor dem Eintritt in das Elektrofilter der Einwirkung von Ultraschall mit einer Frequenz von 18 bis 20 kHz ausgesetzt wird.The object is achieved in that the flue gas flow with the different large fly ash particles immediately before entering the electrostatic precipitator exposed to ultrasound at a frequency of 18 to 20 kHz.

Zur Durchführung des Verfahrens ist zumindest ein Ultraschallerzeuger in den Fintrittsstutzen des Elektrofilters eingebaut.At least one ultrasound generator is required to carry out the method built into the vent socket of the electrostatic precipitator.

Die Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens und der Einrichtung sind insbesondere, daß eine große Stabilität der Agglomerate erreicht wird, wobei die Rauchgasgeschwindigkeit im Elektrofilter nicht verringert zu werden braucht und daß man die übliche Größe und Felderzahl der Elektrofilter beibehalten kann.The advantages of the proposed method and device are in particular that a great stability of the agglomerates is achieved, the Flue gas speed in the electrostatic precipitator does not need to be reduced and that you can keep the usual size and number of fields of the electrostatic precipitator.

Die Erfindung ist mit weiteren Einzelheiten anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Figur zeigt in vereinfachter Darstellung ein in einen Rauchgaskanal eingebautes Elektrofilter mit Schallerzeuger.The invention is illustrated with further details on the basis of an exemplary embodiment described. The figure shows a simplified representation of a flue gas duct built-in electrostatic precipitator with sound generator.

Das Elektrofilter mit den Feldern 1 - 3 ist im Rauchgaskanal zwischen Rohgaskanal 4 und dem Reingaskanal 6 angeordnet.The electrostatic precipitator with fields 1 - 3 is in the flue gas duct between Crude gas duct 4 and the clean gas duct 6 are arranged.

Die Verbindung zwischen dem Elektrofilter und den Kanälen 4, 6 wird durch den Eintrittsstutzen 5 bzw. den Austrittsstutzen 7 hergestellt. Unter den Feldern 1 - 3 befinden sich die Flugaschetrichter 1' - 3'. In der Decke der Eintrittshaube 5 ist der Ultraschallerzeuger 8 in Form einer Hartmann'schen Pfeife angeordnet, dem sein Arbeitsmittel Dampf oder Luft durch die Leitung 9 zugeführt wird. Die Achsen von Düse uiid Resonator verlaufen rechtwinklig zur Leitung 9. Die Pfeife ist so angeordnet, daß die Achse von Düse und Resonator rechtwinkling zur Achse der Leitung 9 in Strömungsrichtung der Rauchgase verläuft.The connection between the electrostatic precipitator and the channels 4, 6 is produced by the inlet connection 5 and the outlet connection 7, respectively. Under the Fields 1 - 3 contain the fly ash funnels 1 '- 3'. In the ceiling of the entry hood 5 the ultrasonic generator 8 is arranged in the form of a Hartmann's pipe, to which his working fluid steam or air is supplied through line 9. The axes from nozzle and resonator run at right angles to line 9. The whistle is like this arranged that the axis of the nozzle and resonator is perpendicular to the axis of the conduit 9 runs in the direction of flow of the flue gases.

Der erzeugte Ultraschall breitet sich im Eintrittsstutzen 5 in Form eines Fächers aus. Durch den Wirkungsbereich des Ultraschalls müssen alle Flugascheteilchen hindurchströmen.The generated ultrasound spreads in the inlet connection 5 in the form of a fan. All fly ash particles must pass through the range of action of the ultrasound flow through.

Im Elektrofilter wirken auf die Flugaschrteilchen außer der Gewichtskraft noch die elektrost-atische Anziehungskraft und die dynamische Kraft, mit der der Rauchgasstrom die Teilchen mitzieht.In the electrostatic precipitator, the fly ash particles act in addition to the force of weight nor the electrostatic attraction and the dynamic force with which the Flue gas flow that pulls the particles with it.

Die drei Kräfte sind unter anderem von Größe bzw. Gewicht der einzelnen Teilchen abhs gig. Bei relativ großen 1lugascheteilcllen (ca. 20 mikrons) überwiegt die elektrostatische Kraft, so daß solche Teilchen vom Elektrofilter abgescllieden werden. Bei kleineren Teilchen überwiegt die dynamische Kraft, so daß solche Teilchen normalerweise im Elektrofilter nicht ahgeschieden würden. Beim Durchqueren des Ultraschallfeldes im Eintrittsstutzen 5 ist aber die Situation entgegengesetzt: Der Ultraschall hat auf größere Flugascheteilchen keinen wesentlichen Einfluß, so daß diese Teilchen mehr oder weniger ungehindert weiter fliegen. Je feinkörniger die Flugascheteilchen sind, um so mehr schwingen sie im Ultraschallfeld zusammen mit den Rauchgasen. Dabei verbinden sich diese Teilchen in Agglomeraten, die jin Elektrofilter abgeschieden werden. LeerseiteThe three forces are, among other things, the size and weight of each Particle dependent gig. In the case of relatively large pieces of glass ash (approx. 20 microns) predominate the electrostatic force, so that such particles are separated from the electrostatic precipitator will. With smaller particles the dynamic force predominates, so that such particles would normally not be separated in the electrostatic precipitator. When crossing the ultrasonic field in the inlet connection 5, however, the situation is opposite: the ultrasound has on larger fly ash particles no significant influence, so that these particles fly more or less unhindered. The finer-grained the fly ash particles the more they vibrate in the ultrasonic field together with the smoke gases. Included These particles combine in agglomerates that are deposited in electrostatic precipitators will. Blank page

Claims

PATENT CLAIMS 1. Process for separating fly ash particles from smoke gases in which the particles are exposed to acoustic effects before the larger fly ash particles and their agglomerates with the help of electrostatic precipitators be deposited, characterized in that the flue gas flow with the different large pieces of fly ash immediately before entering the electrostatic precipitator exposed to ultrasound at a frequency of 18 to 20 kHz.

2. Facility for execution de. The method of claim 1 consisting of a multi-field electrostatic precipitator and at least one generator for generating ultrasound consists, characterized in ß the generator (8) for generating ultrasound in the inlet connection cell (5) of the electrostatic precipitator (1, 2, 3) is installed.